JP6442771B2 - 車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

従来、車線変更を支援する機能を許可する第１の制御モードと、車線変更を支援する機能を禁止する第２の制御モードと、自車が走行する道路情報を取得する道路情報取得部と、自車と周囲車両との相対情報を取得する相対情報取得部と、前記道路取得部が取得した道路情報に基づいて制御モードを選択する選択部と、前記相対情報取得部が取得した相対情報及び前記選択部が選択した制御モードに基づいて自車を制御する制御部とを備える車線変更支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、周囲車両が等速で動くとの仮定の下で選択された制御モードに基づいて自車が制御されている。

特開２００９−２７４５９４号公報

しかしながら、従来の技術では、周囲車両が非等速で動くことが考慮されていないため、周囲車両の位置変化を精度良く予測することができない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、周辺車両の位置変化を精度よく予測することができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１記載の発明は、自車両の周辺を走行する周辺車両を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を参照して前記周辺車両の位置変化を予測する予測部であって、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測する予測部と、を備え、前記予測部は、前記検出部が物体を検出する検出範囲内において前記第２の車両の直前に存在すると推定される前記第１の車両として処理した周辺車両を、前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定し、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測する車両制御装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両制御装置であって、前記予測部は、前記第２の車両の直前であって前記第２の車両から所定の距離以内に存在する前記第１の車両として処理した周辺車両を継続的に検出していた状態から前記検出部がロストした場合において、前記検出部が物体を検出する範囲内において前記ロストした前記第１の車両が前記第２の車両の直前に存在すると推定される場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を前記第１の車両が存在すると推定される前記第２の車両の直前の位置に設定するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の車両制御装置であって、前記予測部は、前記第１の車両と前記第２の車両との距離が基準距離以内となった場合、前記第２の車両が走行する車線に隣接する車線に前記第２の車両に相当する第２の仮想車両を設定するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のうちいずれか１項記載の車両制御装置であって、前記予測部は、前記第２の車両の速度が前記第１の車両の速度に対して基準速度以上速い場合、前記第２の車両が走行する車線に隣接する車線に前記第２の車両に相当する第２の仮想車両を設定するものである。

請求項５記載の発明は、自車両の周辺を走行する周辺車両の位置を検出する検出部を備える車両制御装置のコンピュータが、前記検出部の検出結果を参照して前記周辺車両の位置変化を予測し、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測し、前記検出部が物体を検出する検出範囲内において前記第２の車両の直前に存在すると推定される前記第１の車両として処理した周辺車両を、前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定し、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測する車両制御方法である。

請求項６記載の発明は、自車両の周辺を走行する周辺車両の位置を検出する検出部を備える車両制御装置のコンピュータに、前記検出部の検出結果を参照して前記周辺車両の位置変化を予測し、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測させ、前記検出部が物体を検出する検出範囲内において前記第２の車両の直前に存在すると推定される前記第１の車両として処理した周辺車両を、前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定させ、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測させるプログラムである。

請求項１、５、および６記載の発明によれば、予測部が、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測することにより、周辺車両の位置変化を精度よく予測することができる。

請求項１、２、５、６記載の発明によれば、前記予測部は、前記第１の車両として処理した周辺車両を前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定し、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測することにより、車両が特定できない場合であっても、周辺車両の位置変化を精度よく予測することができる。

請求項３記載の発明によれば、前記予測部は、前記第１の車両と前記第２の車両との距離が基準距離以内となった場合、前記第２の車両が走行する車線に隣接する車線に第２の仮想車両を設定することにより、第１の車両が車線変更することを予測し、予測結果に基づいて自車両を制御することができる。

請求項４記載の発明によれば、前記予測部は、前記予測部は、前記第２の車両の速度が前記第１の車両の速度に対して基準速度以上速い場合、前記第２の車両が走行する車線に隣接する車線に第２の仮想車両を設定することにより、第１の車両が車線変更することを予測し、予測結果に基づいて自車両を制御することができる。

第１の実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。 自車位置認識部１０４により走行車線に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。 ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。 車線変更後存在可能期間を導出するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。 監視対象車両と自車両および車線変更ターゲット位置との位置関係の一例を示す図である。 自車両と監視対象車両の位置関係の一例を示す図である。 追従走行モデルを適用した場合の自車両と監視対象車両の位置関係の一例を示す図である。 制御計画生成部１１５により生成される車線変更のための制御計画の一例を示す図である。 第２の実施形態における車両制御装置１００処理の流れを示すフローチャートである。 前方車両をロストした場面の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る車両制御装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 仮想車両の設定位置を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
［車両構成］
図１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。車両制御装置１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。また、上述した電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動する。

図１に示すように、車両には、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、上述した車両制御装置１００とが搭載される。ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出範囲を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出範囲を有している。

上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出範囲が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出範囲が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の個体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。

なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

図２は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、操作デバイス７０と、操作検出センサ７２と、切替スイッチ８０と、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４と、車両制御装置１００とが搭載される。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１３４として記憶部１３０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または通信によって情報の送受信が行われる。

車両センサ６０は、自車両Ｍの速度（車速）を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

操作デバイス７０は、例えば、アクセルペダルやステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー等を含む。操作デバイス７０には、運転者による操作の有無や量を検出する操作検出センサ７２が取り付けられている。操作検出センサ７２は、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサ等を含む。操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ステアリングトルク、ブレーキ踏量、シフト位置等を走行制御部１２０に出力する。なお、これに代えて、操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

切替スイッチ８０は、運転者等によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、機械式のスイッチであってもよいし、ナビゲーション装置５０のタッチパネル式表示装置に設けられるＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチであってもよい。切替スイッチ８０は、運転者が手動で運転する手動運転モードと、運転者が操作を行わない（或いは手動運転モードに比して操作量が小さい、または操作頻度が低い）状態で走行する自動運転モードとの切替指示を受け付け、走行制御部１２０による制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成する。

走行駆動力出力装置９０は、例えば、エンジンと走行用モータのうち一方または双方を含む。走行駆動力出力装置９０がエンジンのみを有する場合、走行駆動力出力装置９０は更にエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含む。エンジンＥＣＵは、例えば、走行制御部１２０から入力される情報に従い、スロットル開度やシフト段等を調整することで、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を制御する。走行駆動力出力装置９０が走行用モータのみを有する場合、走行駆動力出力装置９０は、走行用モータを駆動するモータＥＣＵを含む。モータＥＣＵは、例えば、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整することで、車両が走行するための走行駆動力を制御する。走行駆動力出力装置９０がエンジンと走行用モータの双方を含む場合は、エンジンＥＣＵとモータＥＣＵの双方が協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置９２は、例えば、ラックアンドピニオン機能等に力を作用させて転舵輪の向きを変更可能な電動モータ、ステアリング操舵角（または実舵角）を検出する操舵角センサ等を備える。ステアリング装置９２は、走行制御部１２０から入力される情報に従い、電動モータを駆動する。

ブレーキ装置９４は、ブレーキペダルになされたブレーキ操作が油圧として伝達されるマスターシリンダー、ブレーキ液を蓄えるリザーバータンク、各車輪に出力される制動力を調節するブレーキアクチュエータ等を備える。ブレーキ装置９４は、走行制御部１２０から入力される情報に従い、所望の大きさのブレーキトルクが各車輪に出力されるように、ブレーキアクチュエータ等を制御する。なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した油圧により作動する電子制御式ブレーキ装置に限らず、電動アクチュエーターにより作動する電子制御式ブレーキ装置であってもよい。

［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、外界認識部１０２と、自車位置認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、車線変更制御部１１０と、走行制御部１２０と、制御切替部１２２と、記憶部１３０とを備える。外界認識部１０２、自車位置認識部１０４、行動計画生成部１０６、車線変更制御部１１０、走行制御部１２０、および制御切替部１２２のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。また、記憶部１３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プログラムは、予め記憶部１３０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１３０にインストールされてもよい。

外界認識部１０２は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等の出力に基づいて、周辺車両の位置、および速度等の状態を認識する。本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいはしようとしているか否か）を含んでもよい。外界認識部１０２は、周辺車両の位置の履歴や方向指示器の作動状態等に基づいて、車線変更をしているか否か（あるいはしようとしているか否か）を認識する。また、外界認識部１０２は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。以下、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０と、外界認識部１０２とを合わせたものを、周辺車両を検出する「検出部ＤＴ」と称する。検出部ＤＴは、更に、周辺車両との通信によって周辺車両の位置や速度等の状態を認識してもよい。

自車位置認識部１０４は、記憶部１３０に格納された地図情報１３２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（自車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。地図情報１３２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。図３は、自車位置認識部１０４により走行車線に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１０４は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１０４は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。

行動計画生成部１０６は、所定の区間における行動計画を生成する。所定の区間とは、例えば、ナビゲーション装置５０により導出された経路のうち、高速道路等の有料道路を通る区間である。なお、これに限らず、行動計画生成部１０６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前方車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、車線合流ポイントにおいて自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、自動運転モードにおいて、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、地図情報１３２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１０６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１０６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。

［車線変更イベント］
車線変更制御部１１０は、行動計画生成部１０６により行動計画に含まれる車線変更イベントが実施される際の制御を行う。車線変更制御部１１０は、例えば、ターゲット位置決定部１１２と、他車位置変化予測部１１３と、車線変更可能期間導出部１１４と、制御計画生成部１１５とを備える。

ターゲット位置決定部１１２は、周辺車両の配置に基づいて、車線変更のターゲット位置である車線変更ターゲット位置Ｔを決定する。

他車位置変化予測部１１３は、検出部ＤＴにより検出された周辺車両のうち、車線変更に干渉する可能性が高い周辺車両（以下の例では３台の周辺車両）について、将来の位置変化を予測する。以下、車線変更に干渉する可能性が高い周辺車両を、監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、ｍＣと称する。

車線変更可能期間導出部１１４は、他車位置変化予測部１１３により予測された監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化に基づいて、車線変更ターゲット位置Ｔに対する車線変更可能期間Ｐを導出する。

以下、ターゲット位置決定部１１２、他車位置変化予測部１１３、および車線変更可能期間導出部１１４の処理について、フローチャートを参照しながら説明する。図５は、車線変更後存在可能期間を導出するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、他車位置変化予測部１１３が、監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣを特定する（ステップＳ１００）。自車両Ｍと監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣとの関係（位置分布）は、例えば、ｍＡ−ｍＢ−Ｍ−ｍＣ、ｍＢ−ｍＡ−Ｍ−ｍＣ、ｍＡ−Ｍ−ｍＢ−ｍＣ・・・のように６通りのパターンに類型化される。なお、先に記載される車両ほど、前を走行していることを表す。図６は、監視対象車両と自車両および車線変更ターゲット位置との位置関係の一例を示す図である。図６では、監視対象車両の位置関係は、ｍＢ−ｍＣ−ｍＡ−Ｍであるものとする。監視対象車両ｍＡは、自車両Ｍと同じ車線において自車両Ｍの直前を走行する車両（以下、前走車両）である。また、監視対象車両ｍＢは、車線変更ターゲット位置Ｔの直前を走行する周辺車両であり、監視対象車両ｍＣは、車線変更ターゲット位置Ｔの直後を走行する周辺車両である。

次に、他車位置変化予測部１１３が、監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの将来の位置変化を予測する（ステップＳ１０２）。ところで、上述したステップＳ１０２の将来の位置変化は、例えば、車両が現在の速度を保ったまま走行すると仮定した定速度モデル、車両が現在の加速度を保ったまま走行すると仮定した定加速度モデル、その他、種々のモデルに基づいて予測することができる。監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化は、例えば監視対象車両の速度に基づいて、ｍＡ＞ｍＢ＞ｍＣ、ｍＡ＞ｍＣ＞ｍＢ、ｍＢ＞ｍＡ＞ｍＣ・・・のように６通りのパターンに類型化される。図７は、自車両と監視対象車両の位置関係の一例を示す図である。図７では、監視対象車両の速度は、ｍＡ＞ｍＣ＞ｍＢであるものとする。図７における縦軸は、自車両Ｍを基準とした進行方向に関する変位を、横軸は経過時間を、それぞれ表している。図中、車線変更後存在可能領域とは、車線変更を行った後、監視対象車両が同じ傾向で走行を続けた場合に、自車両Ｍが存在できる進行方向に関する変位の領域を示している。例えば、「速度：ｍＡ＞ｍＣ＞ｍＢ」の場合において、車線変更可能領域は監視対象車両ｍＡの変位よりも下側にある、すなわち車線変更を行う前には自車両Ｍが監視対象車両ｍＡよりも前に出ないように制約されるが、車線変更を行った後は、監視対象車両ｍＡよりも前に出ても問題無いことを示している。この車線変更後存在可能領域は、制御計画生成部１１５の処理に用いられる。

例えば将来の位置変化を定速度モデルで予測した場合、図７の例では、時間Ｔを超えると監視対象車両ｍＣは、監視対象車両ｍＢを追い抜くことになる。しかしながら、実際には、監視対象車両ｍＣは、監視対象車両ｍＢに近づいた場合に、衝突を回避するために減速し、減速後に監視対象車両ｍＢと一定距離を保ちながら追従して走行する場合がある。このため将来の位置変化を定速度モデルのみに基づいて予測する場合、位置変化を精度よく予測ことができない場合があった。

これに対して、本実施形態の車両制御装置１００は、必要に応じて追従走行モデルを適用することで、周辺車両の将来位置を予測する。追従走行モデルとは、後方の車両が前方の車両と一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定したモデルである。図８は、追従走行モデルを適用した場合の自車両と監視対象車両の位置関係の変化の一例を示す図である。他車位置変化予測部１１３は、追従走行モデルによれば監視対象車両ｍＣが監視対象車両ｍＢに追いつくと予測される時間Ｔよりも若干前の時間Ｔ＊において（或いは一定距離まで近づいた時点において）、監視対象車両ｍＣは監視対象車両ｍＢに対して一定距離を保ちながら追従して走行し始めると仮定する。これによって、他車位置変化予測部１１３は、ある車両が他の車両に追いついた場合に生じる可能性が高い追従走行状態を反映させて位置変化の予測を行うことができる。この結果、他車位置変化予測部１１３は、精度よく周辺車両の位置変化を予測することができる。

次に、車線変更可能期間導出部１１４は、他車位置変化予測部１１３により予測された監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化に基づいて、車線変更可能期間の開始時点を決定する（ステップＳ１０４）。

ここで、車線変更の開始時点を決定するためには、「監視対象車両ｍＡが監視対象車両ｍＣを追い抜く時点」、「自車両Ｍが監視対象車両ｍＣを追い抜く時点」といった要素が存在し、これを解くためには自車両Ｍの加減速に関する仮定が必要となる。この点、車線変更可能期間導出部１１４は、例えば、加速するのであれば、現在の自車両Ｍの速度から急加速とならない範囲内で、法定速度を上限として速度変化曲線を導出し、監視対象車両ｍＣの位置変化と合わせて「自車両Ｍが監視対象車両ｍＣを追い抜く時点」を決定する。

次に、車線変更可能期間導出部１１４は、他車位置変化予測部１１３により予測された監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化に基づいて、車線変更可能期間の終了時点を決定する（ステップＳ１０６）。車線変更可能期間導出部１１４は、例えば、監視対象車両ｍＣが監視対象車両ｍＢに追いつき、監視対象車両ｍＣと監視対象車両ｍＢとの距離が所定距離となったときを終了時点と決定する。そして、車線変更可能期間導出部１１４は、ステップＳ１０４で決定した開始時点とステップＳ１０６で決定した終了時点に基づいて、車線変更可能期間を導出する（ステップＳ１０８）。また、車線変更可能期間導出部１１４は、車線変更後存在可能期間を導出しておく（ステップＳ１１０）。これにより本フローチャートの処理は終了する。

［制御計画］
制御計画生成部１１５は、ターゲット位置決定部１１２により決定された車線変更ターゲット位置Ｔについて、他車位置変化予測部１１３により予測された監視対象車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化に基づいて、車線変更のための制御計画を生成する。

図９は、制御計画生成部１１５により生成される車線変更のための制御計画の一例を示す図である。制御計画生成部１１５は、まず、車線変更可能領域に進入可能な自車両Ｍの速度の制約を求める。自車両Ｍの速度の制約は、車線変更可能期間Ｐ内に車線変更可能領域に進入できることを含む。また、自車両Ｍの速度の制約は、車線変更後において、前走車両となる監視対象車両ｍＢに追従走行することを含んでもよい。この場合、追従走行を開始した時点では、自車両Ｍが車線変更可能領域から逸脱し、車線変更後存在可能領域に進入してもよい。

更に、制御計画生成部１１５は、図示した場面においては自車両Ｍが監視対象車両ｍＣを追い抜いてから車線変更する必要があるため、自車両Ｍの進行方向に関する変位が監視対象車両ｍＣの進行方向に関する変位よりも十分に大きくなったポイント（図中、ＣＰ）で車線変更を開始するように、制御計画を生成する。

このような制御によって、車線変更制御部１１０は、円滑な車線変更制御を実現することができる。

［走行制御］
走行制御部１２０は、制御切替部１２２による制御によって、制御モードを自動運転モードあるいは手動運転モードに設定し、設定した制御モードに従って制御対象を制御する。走行制御部１２０は、自動運転モード時において、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１３６を読み込み、読み込んだ行動計画情報１３６に含まれるイベントに基づいて制御対象を制御する。このイベントが車線変更イベントである場合、走行制御部１２０は、制御計画生成部１１５により生成された制御計画に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量（例えば回転数）と、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量（例えばエンジンのスロットル開度やシフト段等）とを決定する。走行制御部１２０は、イベントごとに決定した制御量を示す情報を、対応する制御対象に出力する。これによって、制御対象の各装置（９０、９２、９４）は、走行制御部１２０から入力された制御量を示す情報に従って、自装置を制御することができる。また、走行制御部１２０は、車両センサ６０の検出結果に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。

また、走行制御部１２０は、手動運転モード時において、操作検出センサ７２により出力される操作検出信号に基づいて制御対象を制御する。例えば、走行制御部１２０は、操作検出センサ７２により出力された操作検出信号を、制御対象の各装置にそのまま出力する。

制御切替部１２２は、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１３６に基づいて、走行制御部１２０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。また、制御切替部１２２は、切替スイッチ８０から入力される制御モード指定信号に基づいて、走行制御部１２０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。すなわち、走行制御部１２０の制御モードは、運転者等の操作によって走行中や停車中に任意に変更することができる。

また、制御切替部１２２は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１２０による車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、制御切替部１２２は、操作検出信号に含まれる操作量が閾値を超える場合、すなわち、操作デバイス７０が閾値を超えた操作量で操作を受けた場合、走行制御部１２０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、自動運転モードに設定された走行制御部１２０によって自車両Ｍが自動走行している場合において、運転者によってステアリングホール、アクセルペダル、またはブレーキペダルが閾値を超える操作量で操作された場合、制御切替部１２２は、走行制御部１２０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これによって、車両制御装置１００は、人間等の物体が車道に飛び出して来たり、前方車両が急停止したりした際に運転者により咄嗟になされた操作によって、切替スイッチ８０の操作を介さずに直ぐさま手動運転モードに切り替えることができる。この結果、車両制御装置１００は、運転者による緊急時の操作に対応することができ、走行時の安全性を高めることができる。

以上説明した第１の実施形態の車両制御装置１００によれば、車線変更可能期間導出部１１４が、車線変更可能な車線変更可能期間Ｐを、周辺車両（監視対象車両）の位置変化に基づいて導出することにより、車線変更のための制御計画の生成といった種々の処理に役立てることができる。また、第１の実施形態の車両制御装置１００は、周辺車両の位置変化を追従走行モデルに基づいて導出することにより、精度よく周辺車両の位置変化を予測することができる。

また、第１の実施形態の車両制御装置１００によれば、制御計画生成部１１５が、車線変更可能期間導出部１１４により導出された車線変更可能期間Ｐ内に車線変更ターゲット位置Ｔに車線変更するための速度の制約を導出し、導出した速度の制約下で制御計画を生成することにより、実現不可能な制御計画が立てられるような事態が生じるのを抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における車両制御装置１００は、車両のロストが生じた場合に仮想車両（第１の仮想車両）を設定する点で、第１の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。

図１０は、第２の実施形態における車両制御装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。本処理は、例えば「自車両が走行中」であると判定されている間、繰り返し実行される。まず、他車位置変化予測部１１３が、検出部ＤＴにより検出された周辺車両であり、同一車線を直前直後の関係で自車両前方を走行する二つの周辺車両を、監視対象車両として特定する（ステップＳ２００）。次に、他車位置変化予測部１１３は、ステップＳ２００で特定した２つの監視対象車両において、後方の車両（以下、「後方車両」という。）が前方の車両（以下、「前方車両」という。）に追いつく場合、追従走行モデルを適用して後方車両の位置変化を予測する（ステップＳ２０２）。

次に、他車位置変化予測部１１３は、前方車両をロストしたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。前方車両をロストしたと判定した場合、他車位置変化予測部１１３は、前方車両の位置に仮想車両を設定する（ステップＳ２０６）。前方車両の位置に仮想車両を設定する処理をした後、または前方車両をロストしていないと判定した場合、本処理の１ルーチンは終了する。

上述した処理において、前方車両の位置に仮想車両が設定された場合（ステップＳ２０６）、次のルーチンの処理では、他車位置変化予測部１１３が、検出部ＤＴにより検出された周辺車両のうち、１つ前のルーチンの処理で設定した仮想車両とその後方車両を特定する（ステップＳ２００）。次に、他車位置変化予測部１１３が、ステップＳ２００で特定した後方車両が、１つ前のルーチンの処理において設定された仮想車両に追いつく場合、追従走行モデルを適用して後方車両の位置変化を予測してもよい（ステップＳ２０２）。

車両制御装置１００は、必要に応じて追従走行モデルを適用することで、周辺車両の将来位置を予測する。本実施形態における追従走行モデルとは、後方車両が設定された仮想車両（前方車両）と一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定したモデルである。これによって、他車位置変化予測部１１３は、ある車両が他の車両に追いついた場合に生じる可能性が高い追従走行状態を反映させて位置変化の予測を行うことができる。この結果、他車位置変化予測部１１３は、精度よく周辺車両の位置変化を予測することができる。

図１１は、前方車両をロストした場面の一例を示す図である。図示する例では、ある時間においては、他車位置変化予測部１１３は、前方車両ｍＤを認識することができたものとする（左図）。ある時間から所定時間後においては、他車位置変化予測部１１３は、自車線Ｌ２を走行する前方車両ｍＤが後方車両ｍＥによって、ファインダ２０による光やレーダ３０による電波等が遮られるため、後続の自車両Ｍ側から前方車両ｍＤが認識できなくなっている。

このような場合、他車位置変化予測部１１３は、ロスト前の前方車両ｍＤ、または後方車両ｍＥの位置や、加速度、速度等に基づいて、前方車両ｍＤの存在を予測する。他車位置変化予測部１１３は、ロスト前の前方車両ｍＤ、または後方車両ｍＥの位置や、加速度、速度等に基づいて、仮想車両ｍＤ＃を設定する（右図）。この際、他車位置変化予測部１１３は、ロスト前の前方車両ｍＤの速度として仮想車両ｍＤ＃の速度を設定してもよいし、静止体（速度ゼロ）として仮想車両ｍＤ＃を設定してもよい。

なお、第２の実施形態では、前方車両ｍＤおよび後方車両ｍＥは自車線の前方を走行しているものとして説明したが、前方車両ｍＤおよび後方車両ｍＥは、自車線に隣接する車線を走行していてもよいし、自車両の後方を走行していてもよい。

以上説明した第２の実施形態における車両制御装置１００によれば、前方車両をロストした場合に仮想車両を設定することにより、第１の実施形態と同様に、より精度よく周辺車両の位置変化を予測することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態における車両制御装置１００は、２つの監視対象車両のうち、後方の車両（以下、「後方車両」という。）が、その直前を走行する前方の車両（以下、「前方車両」という。）に追いつくと予測した場合、追いついて追従走行するだけでなく、隣接車線に車線変更する可能性もあると予測する。このため、他車位置変化予測部１１３は、後方車両が走行する車線に隣接する隣接車線において仮想車両（第２の仮想車両）を設定する。以下、係る相違点を中心に説明する。

図１２は、第３の実施形態に係る車両制御装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、他車位置変化予測部１１３が、検出部ＤＴにより検出された周辺車両であり、同一車線を直前直後の関係で走行する二つの周辺車両を、監視対象車両として特定する（ステップＳ３００）。

次に、他車位置変化予測部１１３は、ステップＳ３００で特定した監視対象車両の前方車両の速度が後方車両の速度に比して遅いか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３００で特定した前方車両の速度が後方車両の速度以上であると判定した場合、ステップＳ３００の処理に戻る。

ステップＳ３００で特定した前方車両の速度が後方車両の速度より遅いと判定した場合、他車位置変化予測部１１３は、前方車両と後方車両との車間距離が基準距離以内であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。前方車両と後方車両との車間距離が基準距離以内でない場合、ステップＳ３００の処理に戻る。

前方車両と後方車両との車間距離が基準距離以内である場合、他車位置変化予測部１１３は、後方車両が走行する車線に隣接する車線において、後方車両と並走する仮想車両を設定する（ステップＳ３０６）。これにより本フローチャートの処理を終了する。

図１３は、仮想車両の設定位置を示す図である。他車位置変化予測部１１３は、後方車両ｍＧが走行する車線に隣接する車線Ｌ１およびＬ３において、後方車両ｍＧと並走する仮想車両ｍＧ＃１およびｍＧ＃２を設定する。なお、車線が２車線の場合、他車位置変化予測部１１３は、自車線に隣接する車両に仮想車両を１つ設定する。

後方車両ｍＧは、前方車両ｍＦに近づいた場合に、衝突を回避するために減速し、減速後に前方車両ｍＦと「一定距離」を保って追従して走行する。この場合、ステップＳ３０４の「基準距離（図中、「Ｌ」）」は、「一定距離」よりも長くてもよいし、短くてもよい。「基準距離」が「一定距離」よりも長い場合、車両制御装置１００は、迅速に後方車両ｍＧの車線変更を予測することができるため、安全性を高めることができる。また、「基準距離」が「一定距離」よりも短い場合、車両制御装置１００は、後方車両ｍＧが車線変更をする意思がないにも関わらず、車線変更を予測することを抑制することができるため、自車両Ｍの誤作動を防止することができる。

なお、ステップＳ３０２の判定（設定された基準の判定）およびステップＳ３０４の判定（設定された基準の判定）のうち、いずれか一方の判定を省略してもよい。例えばステップＳ３０４を省略する場合、他車位置変化予測部１１３は、ステップＳ３００で特定した監視対象車両の後方車両の速度が前方車両の速度に対して基準速度以上、速いか否かを判定する（ステップＳ３０２参照）。ステップＳ３００で特定した監視対象車両の後方車両の速度が前方車両の速度に対して基準速度以上、速い場合、他車位置変化予測部１１３は、後方車両が走行する車線に隣接する車線において、後方車両と並走する仮想車両を設定する（ステップＳ３０６参照）。ステップＳ３００で特定した監視対象車両の後方車両の速度が前方車両の速度に対して基準速度以上、速くない場合、ステップＳ３００の処理に戻る。

以上説明した第３の実施形態の車両制御装置１００は、後方車両が、その直前を走行する前方車両に追いつくと予測した場合、追いついて追従走行するだけでなく、隣接車線に車線変更する可能性もあると予測し、後方車両が走行する車線に隣接する隣接車線において仮想車両（第２の仮想車両）を設定する。この結果、車両制御装置１００は、後方車両の車線変更を予測し、予測結果に基づいて自車両を制御することができる。

なお、第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせてもよい。例えば、車両制御装置１００は、前方車両をロストした場合に後方車両の前に仮想車両を設定するのに加えて、その前方車両または仮想車両と後方車両とが設定された基準を満たした場合において、後方車両の隣接車線に仮想車両を設定してもよい。その前方車両または仮想車両と後方車両とが設定された基準を満たした場合とは、例えば前方車両または仮想車両と後方車両との車間距離が基準距離以内である場合や、後方車両の速度が前方車両または仮想車両の速度に対して基準速度以上、速い場合等である。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、８０…切替スイッチ、９０…走行駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００…車両制御装置、１０２…外界認識部、１０４…自車位置認識部、１０６…行動計画生成部、１１０…車線変更制御部、１１２…ターゲット位置決定部、１１３…他車位置変化予測部、１１４…車線変更可能期間導出部、１１５…制御計画生成部、１１６…車線変更可否判定部、１２０…走行制御部、１２２…制御切替部、１３０…記憶部、Ｍ…自車両

Claims (6)

1. 自車両の周辺を走行する周辺車両を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果を参照して前記周辺車両の位置変化を予測する予測部であって、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測する予測部と、を備え、
   前記予測部は、前記検出部が物体を検出する検出範囲内において前記第２の車両の直前に存在すると推定される前記第１の車両として処理した周辺車両を、前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定し、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測する、
   車両制御装置。
2. 前記予測部は、前記第２の車両の直前であって前記第２の車両から所定の距離以内に存在する前記第１の車両として処理した周辺車両を継続的に検出していた状態から前記検出部がロストした場合において、前記検出部が物体を検出する範囲内において前記ロストした前記第１の車両が前記第２の車両の直前に存在すると推定される場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を前記第１の車両が存在すると推定される前記第２の車両の直前の位置に設定する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記予測部は、前記第１の車両と前記第２の車両との距離が基準距離以内となった場合、前記第２の車両が走行する車線に隣接する車線に前記第２の車両に相当する第２の仮想車両を設定する、
   請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
4. 前記予測部は、前記第２の車両の速度が前記第１の車両の速度に対して基準速度以上速い場合、前記第２の車両が走行する車線に隣接する車線に前記第２の車両に相当する第２の仮想車両を設定する、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
5. 自車両の周辺を走行する周辺車両の位置を検出する検出部を備える車両制御装置のコンピュータが、
   前記検出部の検出結果を参照して前記周辺車両の位置変化を予測し、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測し、
   前記検出部が物体を検出する検出範囲内において前記第２の車両の直前に存在すると推定される前記第１の車両として処理した周辺車両を、前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定し、
   前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測する、
   車両制御方法。
6. 自車両の周辺を走行する周辺車両の位置を検出する検出部を備える車両制御装置のコンピュータに、
   前記検出部の検出結果を参照して前記周辺車両の位置変化を予測し、第１の車両と前記第１の車両の直後を走行する第２の車両とについて、前記第２の車両が前記第１の車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測させ、
   前記検出部が物体を検出する検出範囲内において前記第２の車両の直前に存在すると推定される前記第１の車両として処理した周辺車両を、前記検出部がロストした場合、前記第１の車両に相当する第１の仮想車両を設定させ、
   前記第２の車両が前記第１の仮想車両に追いつくと予測される場合、追いついた後、前記第２の車両が前記第１の仮想車両に対して一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定して、前記第２の車両の位置変化を予測させる、
   プログラム。

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